DE887805C - Herstellung von Decanen mit stark verzweigter Kohlenstoffkette - Google Patents

Description

• Herstellung von Decanen mit stark verzweigter Kohlenstoffkette DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren zurHerstellung von Decanen mit stark verzweigter Kohlenstoffkette, die sich besonders gut für Verwendung als Brennstoff bei Motoren eignen, die mit hoher Kompression arbeiten oder bei denen bei den üblichen Brennstoffen das lästige Klopfen erwartet werden muß.
• Es ist bekannt, daß gewisse Kohlenwasserstoffe eine stark herabgesetzte Neigung zum Klopfen bei hoher Kompression in Verbrennungsmotoren zeigen. Das Isooctan (2, 2, 4-Trimethylpentan) besitzt beispielsweise einen sehr hohen Klopfsicherheitsfaktor. Dieser ist so hoch, daß er als Richtgröße zur Feststellung der Klopfsicherheitsfaktoren oder Octanzahlen der üblichen Motorbrennstoffe benutzt wird. Das Isooctan wird auch in der Praxis verwendet, insbesondere bei Flugzeugmotoren, und ist dann im allgemeinen mit anderen Brennstoffen gemischt, die einen niedrigeren Klopfsicherheitsfaktor haben. Wenn das Isooctan mit anderen Brennstoffen gemischt wird, die eine hohe natürliche Octanzahl haben, insbesondere wenn auch Stoffe beigegeben werden, die dem Klopfen entgegenwirken, wie z. B. Tetraäthylblei, werden Brennstoffe erhalten, die einen hohen Klopfsicherheitsfaktor haben. Dieser Faktor kann die Höhe von ioo Octan erreichen, so daß derartige Brennstoffe dem Isooctan praktisch gleichwertig sind.
• Es wurde gefunden, daß nach einem bestimmten Verfahren hergestellteDecane Klopfsicherheitsfaktoren haben, die demjenigen des Isooctans gleich sind oder sie sogar übersteigen, und daß die so gewonnenen Stoffe auch andere Eigenschaften besitzen, die sie für Verwendung als Brennstoff in Motoren, die mit hoher Kompression arbeiten, geeignet machen. Die betreffenden Decane haben eine höher zentralisierte Molekularstruktur, d. h. die Kohlenstoffkette ist stark verzweigt. Zwei Isomere, die eine derartige Molekularstruktur haben, sind die Tetramethylhexane (2, 2, 3, 4- und 2, 3, 4, 4-Tetramethylhexane). Untersuchungen haben zu der Annahme geführt, daß eines oder beide dieser Isomere bei weitem den größeren Teil des gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Produktes bilden. Verhältnismäßig kleine Mengen von 3, 5, 5-Trimethylheptan können daneben auch vorhanden sein.
• Das Verfahren setzt sich in der Hauptsache aus zwei Behandlungsstufen zusammen, nämlich der synthetischen Herstellung gewisser Diamylene und der Hydrierung dieser Diamylene in üblicher Weise. Die zu hydrierenden Diamylene können in der Form der Hauptdimere erhalten werden, - die entstehen, wenn Trimethyläthylen oder unsymmetrisches Methyläthyläthylen in an sich bekannter Weise mit Schwefelsäure dimerisiert wird. Die erste dieser Verbindungen gibt die bessere Ausbeute. Die zweite Verbindung ergibt auch eine gewisse Menge von denselben Dimeren, scheint aber auch mit der Schwefelsäure einen verhältnismäßig beständigen Ester von sek.-Butylcarbinol zu bilden, der die Ausbeute verringert. Der wichtigere und vorteilhaftere Zwischen- oder Ausgangsstoff ist deshalb das Trimethyläthylen.
• Die Umwandlung des einen oder anderen dieser Amylene in das Dimer wird durch Behandlung mit 75%lger Schwefelsäure durchgeführt. Beispiel i 531 g Trimethyläthylen wurden in i 1 Schwefelsäure von 75 Gewichtsprozent unter Schütteln gelöst, und die Flüssigkeit wurde darauf gekühlt, um die Temperatur tiefer als etwa 50° zu halten. Die Reaktion wurde darauf durch Erwärmung für die Dauer von i Stunde bei 5o° beendet. Das Produkt wurde abgetrennt, durch Waschen mit Wasser gereinigt und nach einem bekannten Verfahren getrocknet. Als Ausbeute wurde ein Dimer erhalten, welches bei 151 bis i58° siedet. Die Ausbeute betrug 85 0/0 der theoretisch errechneten Menge. Das Dimer wird dann in bekannter Weise zu Decan hydriert.
• Die erwähnten Amylene, insbesondere das Trimethyläthylen, können deshalb ohne weiteres als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Diamylene bebenutzt werden. Sie werden zusammen mit anderen oder vielen in den durch Krackbehandlung von Öl erhaltenen Produkten gefunden und können durch fraktionierte Destillation in einem Zustand gewonnen werden, in dem sie einen genügend hohen Reinheitsgrad besitzen. Die Amylene können jedoch auch durch Dehydrierung von gewissen Alkoholen erhalten werden, und diese Quelle erscheint, wenigstens zur Zeit, die zweckmäßigste zu sein, da diese Alkohole überall erhältlich sind. Die Dimere können außerdem unmittelbar aus den Alkoholen auf synthetischem Wege hergestellt werden.
• Erfindungsgemäß können zwei Ausgangsstoffe, nämlich Methylisopropylcärbinol und Dimethyläthylcarbinol für die direkte Herstellung der erwünschten Diamylene verwendet werden. Das erste dieser Carbinole gibt, wenn es mit Schwefelsäure von 75 Gewichtsprozent behandelt wird, eine gute Ausbeute an Dimeren. Gleichzeitig bildet sich eine geringe Menge höherer Polymere. Wenn Konzentrationen von weniger als 75 0/0 benutzt werden, so verläuft die Reaktion sehr langsam und ist außerdem unvollständig. 4imethyläthylcarbinol reagiert dagegen leicht mit Schwefelsäure in Konzentrationen von 6o bis 75 0/0, und es entstehen nur geringe Spuren von höheren Polymeren. Beispiel 2 269 g Dimethyläthylcarbinol wurden in 43o g Schwefelsäure von 7o Gewichtsprozent gelöst, und zwar unter gründlicher Kühlung. Der Kohlenwasserstoff wurde von der klaren Säureschicht getrennt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und zweimal destilliert. Die Ausbeute betrug 9o 0/0 der theoretisch errechneten Menge, und der Siedepunkt des Produktes lag zwischen 152 und z58°. Die Diamylene werden in üblicher Weise hydriert.
• Im allgemeinen können deshalb die erwünschten Diamylene aus den erwähnten Amylenen, vorzugsweise Trimethyläthylen, oder aus den beiden erwähnten Amylalkoholen, vorzugsweise Dimethyläthylcarbinol, durch Behandlung mit Schwefelsäure unter richtiger Regelung der Temperatur, hergestellt werden. Die Temperatur liegt zweckmäßig etwa zwischen den Grenzwerten 50 und 8o°, vorzugsweise näher. der unteren Grenze. Bei niedrigeren Temperaturen erfordern die Reaktionen unverhältnismäßig viel Zeit, und wenn die Temperaturen höher als 8o° sind, findet eine beträchtliche Oxydation statt, insbesondere bei höheren Säurekonzentrationen. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Säurekonzentration ungefähr zwischen 6o und 75 0/0 liegt. Wenn die Konzentrationen 81 0/0 übersteigen, ist das Eintreten von Oxydation zu erwarten.
• Aus den bisher durchgeführten Versuchen geht auch hervor, daß der Mischungswert des synthetischen Brennstoffes, d. h. die klopfverhindernde Wirkung desselben, wenn er mit anderen Kohlenwasserstoffen gemischt wird, höher ist, als wenn entsprechende Mengen von Isooctanen verwendet werden. Die klopfverhindernde Wirkung von Tetraäthylblei ist auch ebenso groß in Mischungen, die Decan enthalten. Das Decan -eignet sich deshalb gut zur Herstellung von gemischten Brennstoffen, die einen äußerst hohen Klopfsicherheitsfaktor bzw. eine äußerst hohe Octanzahl haben, durch Mischung des Decanbrennstoffes mit anderen Kohlenwasserstoffen, die einen niedrigeren Klopfsicherheitsfaktor, aber auch niedrigere Siedepunkte aufweisen. Dadurch, daß auch Kohlenwasserstoffe von niedrigeren Siedepunkten benutzt werden, wird die Flüchtigkeit höher als für das Decan allein. Tetraäthylblei wird zweckmäßig auch zugefügt. Damit der Klopfsicherheitsfaktor wesentlich erhöht wird, müssen 25 0/0 oder mehr Decanbrennstoff vorhanden sein.
• Der Decanbrennstoff oder eine Decan enthaltende Mischung kann in derselben Weise verwendet werden wie die bekannten Kohlenwasserstoff enthaltenden Brennstoffe. Eine Mischung von Brennstoff und einem die Verbrennung unterstützenden Gas, z. B. Luft oder Sauerstoff, wird in den Motor hineingelassen und unter Kompression angezündet. Das Kompressionsverhältnis kann aber weit höher sein als bei der Verwendung bekannter Brennstoffe, wodurch die Leistung eines Motors von gegebener Größe beträchtlich erhöht wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Verfahren zur Herstellung von Decanen mit stark verzweigter Kohlenstoffkette, dadurch gekennzeichnet, daß man die in bekannter Weise aus Trimethyläthylen, Dimethyläthylcarbinol oder Methylisopropylcarbinol durch Schwefelsäurebehandlung erhaltenen Diamylene hydriert.